一種光伏板控制抽真空的平板集熱器的制造方法
【專利摘要】一種光伏板控制抽真空的平板集熱器，包括真空集熱室、光伏板、光伏控制器、真空泵和單向閥，由光伏控制器根據(jù)太陽能強(qiáng)弱控制真空泵的運(yùn)行以及通過單向閥控制集熱室內(nèi)腔的真空度。真空集熱室由透明蓋板、波形集熱室、底板通過釬焊封條與金屬封條焊接而成。波形集熱室包括波形板和背面的鋁板，波形板和鋁板之間設(shè)置有支撐管，波形板和鋁板的四周為密封的金屬封條。波形集熱室的兩面分別設(shè)置有一組支撐條，通過支撐條和支撐管形成的正交網(wǎng)格對透明蓋板和底板進(jìn)行支撐，使真空集熱室承受1.33×10-5Pa的負(fù)壓。本發(fā)明提高了集熱器的太陽能吸收效果，具有根據(jù)太陽光照射強(qiáng)度控制集熱室真空度的特點(diǎn)。
【專利說明】一種光伏板控制抽真空的平板集熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用太陽能的集熱設(shè)備，具體為一種光伏板控制抽真空的太陽能平板集熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是可以利用的可再生、可持續(xù)的綠色清潔能源。太陽能集熱器是組成各種太陽能熱利用系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，因此，集熱器性能對太陽能系統(tǒng)收益影響特別顯著。平板型太陽能集熱器是太陽能集熱器中一種最基本的類型，其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、承壓能力強(qiáng)、吸熱面積大，是太陽能與建筑結(jié)合最佳選擇的集熱器類型之一。
[0003]平板型太陽能集熱器主要有吸熱板、透明蓋板、隔熱層和外殼等幾部分組成。工作時，太陽輻射穿過透明蓋板后，投射在吸熱板上，被吸熱板吸收并轉(zhuǎn)化成熱能，然后傳遞給吸熱板內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)的溫度升高，作為集熱器的有用能量輸出；與此同時，溫度升高后的吸熱板不可避免的要通過傳導(dǎo)、對流和輻射等方式向四周散熱，成為集熱器的熱量損失。
[0004]為了提高太陽集熱器的效率，在采用優(yōu)質(zhì)選擇性吸收涂層材料和高透過率蓋板材料的基礎(chǔ)上，在保持最大限度地采集太陽能的同時盡可能減小其對流和輻射熱損，因此努力提高平板太陽能集熱器產(chǎn)品性能，研發(fā)高效平板太陽能集熱器成為關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有平板太陽能集熱器存在太陽能利用率低以及對流、輻射造成熱損失等不足，提供一種光伏板控制抽真空的太陽能平板集熱器。
[0006]本發(fā)明提供的光伏板控制抽真空的平板集熱器，包括透明蓋板、底板、集熱部件和外框，所述的集熱部件為波形集熱室，該波形集熱室包括其上涂覆有吸熱膜的波形板和背面的鋁板，波形板和鋁板之間設(shè)置有支撐管，波形板和鋁板的上下兩端分別設(shè)置有上集水箱和下集水箱，上集水箱和下集水箱分別設(shè)置有進(jìn)口管和出口管，波形板和鋁板的四周為密封的金屬封條構(gòu)成波形集熱室(波形板的折彎邊部焊接在金屬封條的敞口端，同時，集水箱的背部同樣焊接在金屬封條的敞口處上下沿)；波形集熱室置于透明蓋板和底板之間，透明蓋板和底板的外周為密封的外框，整體形成真空集熱室，真空集熱室的上端連接光伏板，真空集熱室的外框上設(shè)有真空抽氣嘴，真空集熱室背面順次安裝有光伏控制器、真空泵和單向閥，光伏板通過光伏控制器連接真空泵，真空泵再通過單向閥連接真空集熱室外框上的真空抽氣嘴。光伏板與真空集熱室集成在一起，光伏控制器以及控制回路安裝在集熱器的背部，不僅具有將光伏產(chǎn)生的電能提供真空泵的使用，同時，還依據(jù)太陽光強(qiáng)度控制真空泵的運(yùn)行，即太陽光照度達(dá)到發(fā)電要求，集熱箱正波形板上的吸熱膜吸收太陽能開始加熱傳熱工質(zhì)，同時，真空泵開始工作，使集熱室處于強(qiáng)制真空隔熱的保溫狀態(tài)，反之，真空泵停止工作，集熱室處于自然真空的保溫狀態(tài)。真空泵為直流電驅(qū)動，通過與單向閥組成的抽真空回路，使集熱室在吸收太陽能處于工作狀態(tài)時，保持1.33X IQ-5Pa的真空度。
[0007]所述的波形集熱室的波形板與透明蓋板之間、以及背部的鋁板與底板之間分別設(shè)置有一組支撐條，支撐條的兩端嵌入波形集熱室的金屬封條上開設(shè)的槽口內(nèi)。支撐條為耐高溫、隔熱及機(jī)械強(qiáng)度高的材質(zhì)制成的筋條，支撐條和預(yù)埋在波形板與鋁板之間的支撐管正交，正交的交點(diǎn)為支撐受力點(diǎn)，形成300毫米X300毫米的正交網(wǎng)格狀的支撐結(jié)構(gòu)，使真空集熱室能夠承受1.33 X 10?的負(fù)壓，并保證玻璃蓋板及底板不變形。
[0008]所述的透明蓋板和底板通過釬焊封條與波形集熱室的金屬封條焊接成密封腔室，傳熱工質(zhì)的進(jìn)口管、出口管和抽氣嘴直接焊接在金屬封條的相應(yīng)位置，并保持管道暢通。
[0009]所述的金屬封條為C型金屬管，敞口一側(cè)的上下沿與波形集熱室中的波形板和鋁板四周的邊部釬焊封裝，上下兩端面通過釬焊封條分別與透明蓋板和底板粘接在一起，C型管的弧線部分用以抵消熱應(yīng)變產(chǎn)生的沖擊。C型金屬管金屬封條敞口處的兩側(cè)弧線段上開有抽氣孔，使C型金屬管內(nèi)部與真空集熱室內(nèi)腔相通，金屬封條的外側(cè)的中間位置開孔并焊接抽氣嘴，保證抽真空的暢通。
[0010]所述的波形集熱室的鋁板經(jīng)兩邊折彎后與波形板的弧線折彎在一起并焊接封裝，上、下兩端分別與上集水箱和下集水箱焊接封裝成整體，波形板的外表面通過磁控濺射工藝涂覆吸熱膜，吸熱膜的吸收率大于0.95，發(fā)射率小于0.1，波形板及吸熱膜增加了太陽能的吸收面積。
[0011]所述的真空集熱室的外框?yàn)殇X型材制成，通過連角器組裝，底板壓緊在預(yù)裝好的密封條上，透明蓋板通過扣條壓緊，與真空集熱室的間隙處加裝保溫棉，扣條與透明蓋板裝配間隙施打密封膠。
[0012]所述的光伏板通過真空集熱室外框上的槽道直接由金屬件連接組裝。光伏控制器、真空泵、單向閥以及電氣管路則根據(jù)實(shí)際安裝空間而定。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
1、通過光伏板對太陽光的跟蹤控制真空泵的運(yùn)行，以使在太陽能加熱傳熱工質(zhì)時，集熱室處于全真空狀態(tài)，極大地提高了集熱器的隔熱保溫效果。
[0014]2、通過集熱箱波形板以及外表面涂覆吸熱膜，增加了傳熱工質(zhì)的受熱面積以及太陽能的吸收效率，降低了輻射率。
[0015]3、通過真空泵提高集熱室的真空度，減少了對流、傳導(dǎo)造成的熱損失。
[0016]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是光伏控制抽真空的平板集熱器的側(cè)面示意圖。
[0018]圖2是光伏控制抽真空的平板集熱器的正面示意圖。
[0019]圖3是真空集熱室的橫向剖面圖。
[0020]圖4是真空集熱室的縱向剖面圖。
[0021]圖5是波形集熱室部分組裝元件的橫向剖面示意圖。
[0022]圖6是波形集熱室的整體組裝示意圖。
[0023]圖中，1、真空集熱室；2、光伏板；3、光伏控制器；4、真空泵；5、單向閥；6、抽氣嘴；7、透明蓋板；8、底板；9、波形集熱室；9.1、下集水箱；9.2、上集水箱；9.3、吸熱膜；
9.4、鋁板；9.5、波形板；9.6、支撐管；9.7、進(jìn)口管；9.8、出口管；10、釬焊封條；11、金屬封條；11.1、抽氣孔；11.2、槽口；12、支撐條；13、外框；14、扣條；15、保溫棉；16、密封條；17、密封膠。
[0024]

【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1:
如圖1至圖4所示，本發(fā)明提供的光伏板控制抽真空的平板集熱器，包括透明蓋板7、底板8、集熱部件和外框，所述的集熱部件為波形集熱室9，該波形集熱室包括其上涂覆有吸熱膜9.3的波形板9.5和背面的鋁板9.4，波形板和鋁板之間設(shè)置有支撐管9.6 (見圖5)，波形板和鋁板的上下兩端分別設(shè)置有上集水箱9.2和下集水箱9.1，上集水箱和下集水箱分別設(shè)置有進(jìn)口管9.7和出口管9.8，波形板和鋁板的四周為密封的金屬封條11構(gòu)成波形集熱室9 ;波形集熱室置于透明蓋板和底板之間，透明蓋板和底板的外周為密封的外框13，整體形成真空集熱室1，真空集熱室的上端連接光伏板2，真空集熱室的外框上設(shè)有真空抽氣嘴6，真空集熱室背面順次安裝有光伏控制器3、真空泵4和單向閥5，光伏板通過光伏控制器連接真空泵，真空泵再通過單向閥連接真空集熱室外框上的真空抽氣嘴。
[0026]由光伏控制器3根據(jù)太陽照度強(qiáng)弱控制真空泵4的運(yùn)行以及通過單向閥5控制真空集熱室I內(nèi)腔的真空度。光伏板2與真空集熱室I集成在一起，光伏控制器3以及控制回路安裝在平板集熱器的背部，不僅能夠?qū)⒐夥a(chǎn)生的電能提供真空泵4使用，同時，還依據(jù)太陽光照度控制真空泵4的運(yùn)行，即太陽光照度達(dá)到發(fā)電要求，波形集熱室9的波形板9.5及其上的吸熱膜9.3開始吸收太陽能加熱由下集水箱9.1進(jìn)入波形板9.5內(nèi)腔的傳熱工質(zhì),經(jīng)加熱后的傳熱工質(zhì)進(jìn)入上集水箱9.2形成太陽能吸收回路。同時,真空泵4開始工作，從抽氣嘴6開始抽真空，使真空集熱室I處于強(qiáng)制真空隔熱的保溫狀態(tài)，保持1.33 X 1-5Pa的真空度，反之，真空泵4停止工作，真空集熱室I處于自然真空的保溫狀態(tài)。真空泵4為直流電驅(qū)動，通過與單向閥5組成抽真空回路，使真空集熱室I在吸收太陽能處于工作狀態(tài)時達(dá)到并保持1.33X10_5Pa的真空度，單向閥5為阻止外部空氣反串進(jìn)真空集熱室I內(nèi)腔的止逆閥以及具有達(dá)到全真空時，導(dǎo)向旁路開啟以保護(hù)真空泵4入口有足夠的空氣吸入量。
[0027]如圖3、4所示，真空集熱室I包括透明蓋板7、波形集熱室9、底板8，通過釬焊封條10將金屬封條11分別與正面的透明蓋板7和背面的底板8焊接成密封腔室，透明蓋板7采用低鐵超白鋼化玻璃，以最大程度地提高太陽光的透過率，底板8采用涂有熱反射膜的鋼化玻璃，以減少波形集熱室的紅外及遠(yuǎn)紅外的輻射造成的熱量損失，同時，采用低熔點(diǎn)玻璃作為釬焊封條10，金屬封條11采用C型金屬管。
[0028]如圖5所示，波形集熱室9的波形板9.5、鋁板9.4形成的內(nèi)腔為傳熱工質(zhì)由下集水箱9.1經(jīng)太陽能加熱后進(jìn)入上集水箱9.2的主通道，支撐管9.6間隔插入波形板9.5和鋁板9.4之間的內(nèi)腔中，支撐管內(nèi)也可流過傳熱工質(zhì)但主要起結(jié)構(gòu)支撐作用，鋁板9.4經(jīng)兩邊折彎后與波形板9.5弧線邊部折彎在一起并焊接封裝，波形板9.5的外表面通過磁控濺射工藝涂覆吸熱膜9.3，吸熱膜9.3的吸收率大于0.95，發(fā)射率小于0.1，波形板9.5及吸熱膜9.3增加了太陽能的有效吸收面積。如圖6所示，波形板9.5與鋁板9.4兩側(cè)封裝后的上、下兩端的敞口部分分別與上、下集水箱焊接封裝成整體并保持暢通，下集水箱和上集水箱9.1,9.2分別焊接有用于進(jìn)出水的進(jìn)口管9.7和出口管9.8。
[0029]如圖3、4所示，波形集熱室9的折彎邊部焊接在金屬封條11的敞口端，同時，上、下集水箱的背部同樣焊接在金屬封條11的敞口處上下沿。金屬封條使用的C型金屬管的上、下兩端面通過低熔點(diǎn)玻璃作為釬焊封條10與透明蓋板7和底板8焊接在一起，C型管的弧線部分用以抵消熱應(yīng)變產(chǎn)生的沖擊。C型金屬管金屬封條11敞口處的兩側(cè)弧線段上開有抽氣孔11.1 (見圖6)，使C型金屬管內(nèi)部與真空集熱室內(nèi)腔相通，金屬封條11的外側(cè)的中間位置開孔并焊接抽氣嘴6，保證抽真空的暢通。
[0030]如圖4、6所示，波形集熱室9的正面和背面分別安裝支撐條12，支撐條12由耐高溫、隔熱及機(jī)械強(qiáng)度高的材料制成的筋條，組裝時卡進(jìn)金屬封條11的敞口一側(cè)的弧線段上預(yù)先開設(shè)的槽口 11.2內(nèi)，并分別壓緊在波形集熱室正面的波形板9.5和背面的鋁板9.4上，與插進(jìn)波形板9.5和鋁板9.4中間的支撐管9.6呈正交，正交的交點(diǎn)為支撐受力點(diǎn)，形成300毫米X 300毫米的支撐區(qū)域。插裝在波形板內(nèi)側(cè)的支撐管9.6與支撐條12構(gòu)成正交網(wǎng)格狀的支撐結(jié)構(gòu)，可以承受1.33X 10?的負(fù)壓，并保證玻璃蓋板7及底板8不變形。
[0031]如圖3、4所示，真空集熱室I的外框13為鋁型材制成，通過連角器組裝，底板8壓緊在預(yù)裝好的密封條16上，玻璃蓋板7通過扣條14壓緊，外框與真空集熱室的間隙處加裝保溫棉15，扣條14與透明蓋板裝配間隙施打密封膠17。
[0032]如圖2所示，光伏板2通過真空集熱室I外框上的槽道直接由金屬件連接組裝。
[0033]光伏控制器3、真空泵4、單向閥5以及電氣管路則根據(jù)實(shí)際空間安裝在真空集熱室I背面，參見圖1。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏板控制抽真空的平板集熱器，包括透明蓋板、底板、集熱部件和外框，其特征在于所述的集熱部件為波形集熱室，該波形集熱室包括其上涂覆有吸熱膜的波形板和背面的鋁板，波形板和鋁板形成傳熱工質(zhì)流過的通道，通道內(nèi)間隔加裝支撐管，波形板和鋁板的上下兩端分別設(shè)置有上集水箱和下集水箱，上集水箱和下集水箱分別設(shè)置有進(jìn)口管和出口管，波形板和鋁板的四周為密封的金屬封條構(gòu)成波形集熱室；波形集熱室置于透明蓋板和底板之間，透明蓋板和底板的外周為密封的外框，整體形成真空集熱室，真空集熱室的上端連接光伏板，真空集熱室的外框上設(shè)有真空抽氣嘴，真空集熱室背面順次安裝有光伏控制器、真空泵和單向閥，光伏板通過光伏控制器連接真空泵，真空泵再通過單向閥連接真空集熱室外框上的真空抽氣嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏板控制抽真空的平板集熱器，其特征在于，所述的波形集熱室的波形板與透明蓋板之間、以及背部的鋁板與底板之間分別設(shè)置有一組支撐條，支撐條的兩端嵌入波形集熱室的金屬封條上開設(shè)的槽口內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏板控制抽真空的平板集熱器，其特征在于，所述的支撐條為耐高溫、隔熱及機(jī)械強(qiáng)度高的材質(zhì)制成的筋條，支撐條和預(yù)埋在波形板與鋁板之間的支撐管正交，構(gòu)成正交網(wǎng)格狀的支撐結(jié)構(gòu)，使真空集熱室能夠承受1.33 X 10?的負(fù)壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏板控制抽真空的平板集熱器，其特征在于，所述的透明蓋板和底板通過釬焊封條與波形集熱室的金屬封條焊接成密封腔室，傳熱工質(zhì)的進(jìn)口管、出口管和抽氣嘴直接焊接在金屬封條的相應(yīng)位置，并保持管道暢通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏板控制抽真空的平板集熱器，其特征在于，所述的金屬封條為C型金屬管，敞口一側(cè)的上下沿與波形集熱室中的波形板和鋁板四周的邊部釬焊封裝，上下兩端面通過釬焊封條分別與透明蓋板和底板粘接在一起，C型管的弧線部分用以抵消熱應(yīng)變產(chǎn)生的沖擊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏板控制抽真空的平板集熱器，其特征在于，所述的C型金屬管金屬封條敞口處的兩側(cè)弧線段上開有抽氣孔，使C型金屬管內(nèi)部與真空集熱室內(nèi)腔相通，金屬封條的外側(cè)的中間位置開孔并焊接抽氣嘴，保證抽真空的暢通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的光伏板控制抽真空的平板集熱器，其特征在于，所述的波形集熱室的鋁板經(jīng)兩邊折彎后與波形板的弧線折彎在一起并焊接封裝，上、下兩端分別與上集水箱和下集水箱焊接封裝成整體，波形板的外表面通過磁控濺射工藝涂覆吸熱膜，吸熱膜的吸收率大于0.95，發(fā)射率小于0.1，波形板及吸熱膜增加了太陽能的吸收面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的光伏板控制抽真空的平板集熱器，其特征在于，所述的真空集熱室的外框?yàn)殇X型材制成，通過連角器組裝，底板壓緊在預(yù)裝好的密封條上，透明蓋板通過扣條壓緊，與真空集熱室的間隙處加裝保溫棉，扣條與透明蓋板裝配間隙施打密封膠。
【文檔編號】H02S40/44GK104266370SQ201410519092
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月7日
【發(fā)明者】董欣然, 高峰 申請人:偉視幕墻（上海）有限公司